单片机：独立按键的应用实验

一、实验目的：

（一）熟悉单片机 I/O 口的输入控制；
（二）熟悉开发板上单片机 I/O 口与数码管、独立按键的电路连接；
（三）掌握 keil C 软件的使用；
（四）掌握独立按键的应用；
（五）掌握按键的消抖原理。

二、主要仪器设备及耗材：

（一）电脑一台；
（二）单片机开发板一套。

三、实验原理

（一）键盘的分类
键盘分编码键盘和非编码键盘。键盘上闭合键的识别由专用的硬件编
码器实现，并产生键编码号或键值的称为编码键盘，如计算机键盘；而靠
软件编程来识别的称为非编码键盘。在单片机组成的各种系统中，用的最
多的是非编码键盘。也有用到编码键盘的。
非编码键盘有分为：独立键盘和行列式（又称为矩阵式）键盘。
（二）独立按键
独立按键，按键一端接地，另一端与 I/O 引脚相连，按键按下为低电平，
未按下为高电平，其电路连接方式如图 3.1 所示。第 11 页共 58

（三）按键消抖

按下按键或松手的时候，单片机 I/O 得到的理想波形与实际波形如图

因此，按键在闭合和断开时，触点会存在抖动现象。
1.为什么要消抖？
如图 3.2 所示，在按键被按下的短暂瞬间，由于硬件上的抖动，往往会
产几毫秒的抖动，在这时候若采集信号，势必导致误操作，甚至系统崩溃；
同样，在释放按键的那一刻，硬件上会相应的产生抖动，会产生同样的后
果。因此，在模拟或者数字电路中，我们要避免在最不稳定的时候采集信
号，进行操作。
2.如何消抖？
一般可以采用延时、 N 次低电平计数、低通滤波等方式进行消抖。在单
片机应用中，一般采用延时进行消抖，其消抖顺序如下：
（1）检测到信号，如： if(k0)
（2）延时 5ms，消抖动，如： delay(5);
（3）继续检测信号，确认是否被按下，如： if(k0)
①是，则开始等待释放，如： while(!k);
②否，则继续检测信号。

四、实验内容及步骤

（一）实验内容
利用所学的单片机知识及电路知识编程实现单片机 I/O 口检测按键输
入电平。
1.选中 8 位数码管的其中 1 位数码管，当独立按键 1 每按下一次，数码
管加一（按下期间加 1），范围为 0—F；
2.选中 8 位数码管的另 1 位数码管，当独立按键 2 每按下一次，数码管
减一（松手之后减 1），范围为 F—0；
3.按下独立按键 3 期间，流水灯以 600ms 的速度流动；
4.按下独立按键 4，松手之后， 8 个 LED 灯作一次花样循环。
注意：以上 4 个功能需要在同一个程序中完成。
（二）实验步骤
1.根据电路原理图编写 C 程序，调试并烧写入单片机；

#include <reg51.h>
/*
1.选中 8 位数码管的其中 1 位数码管， 当独立按键 1 每按下一次， 数码管加一（按下期间加 1） ， 范围为 0—F；2.选中 8 位数码管的另 1 位数码管， 当独立按键 2 每按下一次， 数码管减一（松手之后减 1） ， 范围为 F—0；
3.按下独立按键 3 期间， 流水灯以 600ms 的速度流动;
4.按下独立按键 4， 松手之后， 8 个 LED 灯作一次花样循环。
*/#define uint unsigned intsbit a=P2^2;
sbit b=P2^3;
sbit c=P2^4;#define smg1 c=1;b=1;a=1//选中第一个数码管
#define smg2 c=1;b=1;a=0//选中第二个数码管char code LED[] = {0xfe, 0xfd, 0xfb, 0xf7, 0xef, 0xdf, 0xbf, 0x7f};//LED流水灯char code number[] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f,0x77, 0x7c, 0x39, 0x7e, 0x79, 0x71};//用于数码管显示0-Fcode char led[] = {0xfe, 0xfd, 0xfb, 0xf7, 0xef, 0xef, 0xdf, 0xbf, 0x7f, //LED花式流水灯0x7e, 0xbd, 0xdb, 0xe7,0xdb, 0xdb, 0xe7, 0x7e,0x00};char k1_i=0;//用于加法
char k2_i=15;//用于减法sbit k1 = P3^1;
sbit k2 = P3^0;
sbit k3 = P3^2;
sbit k4 = P3^3;
//  延迟函数，单位毫秒
void delay(uint ms)
{char i;while(ms--){for(i=0; i<110; i++);}
}void method_1(); //方式一
void method_2(); //方式二
void method_3(); //方式三
void method_4(); //方式四void main()
{while(1){if(k1==0){method_1();}else if(k2==0){method_2();}else if(k3==0){method_3();}else if(k4==0){method_4();}} }void method_1()//选中 8 位数码管的其中 1 位数码管， 当独立按键 1 每按下一次， 数码管加一（按下期间加 1） ， 范围为 0—F；
{smg1;delay(5);if(k1==0){P0 = number[k1_i];while(!k1);k1_i++;if(k1_i == 16) k1_i = 0;}
}void method_2()//选中 8 位数码管的另 1 位数码管， 当独立按键 2 每按下一次， 数码管减一（松手之后减 1） ， 范围为 F—0；
{smg2;delay(5);if(k2==0){P0 = number[k2_i];while(!k2);k2_i--;if(k2_i == -1) k2_i = 15;}       }void method_3()//按下独立按键 3 期间， 流水灯以 600ms 的速度流动;
{char i;delay(5);if(k3==0){   for(i=0; i<8; i++){while(k3);         P2 = LED[i];delay(600);}       }
}void method_4()//按下独立按键 4， 松手之后， 8 个 LED 灯作一次花样循环。
{char i;delay(5);if(k4==0){while(!k4);for(i=0; i<18; i++){P2 = led[i];delay(200);}     }
}

2.观察实验结果，验证程序是否正确。
五、思考题：画图说明矩阵键盘的结构是怎样的？